DE3002225A1 - METHOD FOR DIRECTLY REDUCING IRON OXIDE-CONTAINING MATERIALS IN TURNTUBES - Google Patents
METHOD FOR DIRECTLY REDUCING IRON OXIDE-CONTAINING MATERIALS IN TURNTUBESInfo
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Abstract
Description
METALLGESELLSCHAFOr.-1 '-■ Frankfurt/M., 11. Januar 1980METALLGESELLSCHAFOr . - 1 '- ■ Frankfurt / M., January 11, 1980
Aktiengesellschaft Schr/HGaAktiengesellschaft Schr / HGa
Reuterweg 14Reuterweg 14
6000 Frankfurt/M. η 6000 Frankfurt / M. η
PrΌν. Nr. 8462 LCPrΌν. No. 8462 LC
Verfahren zur Direktreduktion eisenoxidhaltiger Materialien im DrehrohrofenProcess for the direct reduction of materials containing iron oxide in the rotary kiln
Die Erfindung betrifft- ein Verfahren zur Direktreduktion eisenoxidhaltiger Materialien mittels fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel unterhalb des Schmelzpunktes in einem Drehrohrofen, wobei das eisenoxidhaltige Material und kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel vor dem ' .Einsatz in den Drehrohrofen in einem Mehretagenofen . unter zuminderstens teilweiser Verkokung bzw. Schwelung des Reduktionsmittels aufgeheizt werden.The invention relates to a method for direct reduction materials containing iron oxide by means of solid carbonaceous reducing agents below the melting point in a rotary kiln, the material containing iron oxide and carbonaceous reducing agent prior to use in the rotary kiln in a multi-hearth furnace . with at least partial coking or smoldering of the reducing agent are heated.
Bei der Verwendung von festen Reduktionsmitteln mit einem sehr hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, wie z. B. Lignite oder Braunkohlen, entstehen große. Gasmengen im : Drehrohrofen. Diese Gasmenge wird noch erhöht, wenn das Reduktionsmittel oder das eisenoxidhaltige Material Feuchtigkeit enthält. Diese große Gasmenge bewirkt eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre. Da bei .einem im Gegenstrom zwischen Ofenatmosphäre und Beschikkung betriebenen Drehrohrofen die Gasgeschwindigkeit am Beschickungsende am höchsten ist, wird vom Abgas, insbesondere beim Einsatz von feinkörnigen Erzen und Reduktionsmitteln mit größerem Anteil an Feinkorn, eine beträchtliche Menge von feinkörnigen Stoffen mitgerissen. Dadurch wird eine Nachverbrennung der im Abgas roch enthaltenen brennbaren flüchtigen BestandteileWhen using solid reducing agents with a very high proportion of volatile components, such as. B. Lignites, or lignites, are great. Gas quantities in: rotary kiln. This amount of gas will be increased if that Reducing agent or the material containing iron oxide contains moisture. This large amount of gas causes a high flow velocity of the furnace atmosphere. In the case of .ein a countercurrent between the furnace atmosphere and the load operated rotary kiln, the gas velocity at the end of the charge is highest, is from the exhaust gas, in particular when using fine-grain ores and reducing agents with a larger proportion of fine-grain, a considerable amount Lot of fine-grained fabrics carried away. This causes an afterburning of the smell in the exhaust gas contained flammable volatile components
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erschwert. Eine solche Nachverbrennung ist jedoch in den Fällen aus wärmeökonomischen Gründen notwendig, wenn die
Kenge der brennbaren flüchtigen Bestandteile so groß ist, daß sie den Wärmebedarf des Drehrohrofens beträchtlich
übersteigt. Außerdem ist der Drehrohrofen ein relativ schlechtes Wärmeübertragungsaggregat, so daß die Aufheizzone
relativ lang ist. Dies trifft auch in den Fällen zu, v/o Pellets oder Stückerze in den Drehrohrofen eingesetzt
werden.
10difficult. However, such post-combustion is necessary for reasons of heat economy when the kenge of the combustible volatile constituents is so great that it considerably exceeds the heat requirement of the rotary kiln. In addition, the rotary kiln is a relatively poor heat transfer unit, so that the heating zone is relatively long. This also applies in cases where pellets or lump ores are used in the rotary kiln.
10
Aus der DE-OS 27 41 216 ist es bekannt, feinkörnige Eisenerze zusammen mit festem Reduktionsmittel als Genisch vor dem Einsatz in den Drehrohrofen in einem Mehretagenofen auf eine Temperatur aufzuheizen, bei weleher eine zumindestens teilweise Verkokung bzw» Teilverbrennung des Reduktionsmittels eintritt, wobei die Schwelgase die erforderliche Wärme liefern» Dabei können örtliche Überschreitungen der maximal zulässigen Temperatur eintreten und Versinterungen auftreten, der Einsatz von backenden Kohlen ist nicht möglich, und es erfolgt eine Teilreduktion des Erzes, so daß Ansatzbildungen auftreten können» Ein Einsatz von Stückerz oder Pellets würde infolge der Teilreduktion zu Zerfallserscheinungen führen.From DE-OS 27 41 216 it is known to use fine-grained iron ores together with solid reducing agents as a genic Before being used in the rotary kiln, it is heated in a multi-deck oven to a temperature at which an at least partial coking or »partial combustion of the reducing agent occurs, the Smoldering gases provide the required heat »Thereby the maximum permissible temperature can be locally exceeded occur and sintering occurs, the use of baking coals is not possible, and it takes place a partial reduction of the ore so that deposits can occur »A use of lump ore or Pellets would lead to disintegration phenomena as a result of the partial reduction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Vorwärmung von eisenoxidhaltigen Stoffen unter Ausnutzung von brennbaren flüchtigen Bestandteilen von festen Reduktionsmitteln in wirtschaftlicher Weise zu ermöglichen»The invention is based on the object of avoiding the disadvantages mentioned and of preheating iron oxide-containing Substances using flammable volatile components of solid reducing agents to enable in an economical way »
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das eisenoxidhaltige Material im oberen Teil des Mehretagenofens vorgewärmt wird, das feste, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel separat im unteren Teil des Mehretagenofens vorgewärmt, und mindestens ein TeilThis object is achieved according to the invention in that the iron oxide-containing material is in the upper part of the multi-deck furnace, the solid, carbonaceous reducing agent is preheated separately in the lower part of the multi-deck furnace, and at least one part
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der Schwelgase aus dem unteren Teil im oberen Teil im Gegenstrom zu dem eisenoxidhaltigen Material geführt werden.the carbonization gases from the lower part in the upper part in the Countercurrent to the iron oxide-containing material.
Das eisenoxidhalt.ige Material wird auf den ersten Herd des oberen Teiles des Mehretagenofens aufgegeben, wandert •von Etage zu Etage bis zum letzten Herd dos obex'en Teils, wird' von diesem abgezogen und in den Drehrohrofen char-■giert. Außer Feinerzen - für die das Verfahren besonders geeignet ist - können auch Pellets oder Stückerze eingesetzt werden. Das feste Reduktionsmittel wird auf den ersten Herd des unteren Teiles des Mehretagenofens aufgegeben und entsprechend vom letzten Herd abgezogen und in den Drehrohrofen chargiert. Als festes Reduktionsmittel können alle Kohlen mit genügendem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, auch backende Kohlen, verwendet werden. Bei backenden Kohlen können entstandene Kohlenagglomerate nach dem Verlassen des Herdofens zerkleinert werden. Die für die Schwelung des Reduktionsmittels erforderlichen Gase - im allgemeinen Luft - werden in die unteren Etagen des unteren Teiles des Mehretagenofens eingeleitet und strömen von Etage zu Etage bis zum ersten Herd des unteren Teiles des Mehretagenofens. Die Einleitung erfolgt vorzugsweise in Form von Teilströmen in mehrere Etagen. Ein geringer Teilstrom des Gases kann in .die unterste Etage eingeleitet werden. Von dem heißen . Schwelgas der ersten Etage wird soviel in die letzte Etage des oberen Teiles des Mehretagenofens eingeleitet, daß im oberen Teil die zur Aufheizung des eisenoxidhaltigen Materials erforderliche Wärmemenge vorhanden ist. Falls dazu nicht das gesamte Schwelgas erforderlich ist, wird der restliche Teil aus der ersten Etage abgezogen und für andere Zwecke ausgenutzt. Im oberen Teil des Mehretagen-.ofens strömen die heißen Schwelgase ebenfalls von Etage zu Etage und werden aus der ersten Etage abgezogen.The material containing iron oxide is placed on the first hearth of the upper part of the multi-decker furnace, moves from floor to floor to the last hearth of the obex part, is drawn off from it and charged into the rotary kiln. In addition to fine ores - for which the process is particularly suitable - pellets or lump ores can also be used. The solid reducing agent is applied to the first hearth of the lower part of the multi-deck furnace and accordingly withdrawn from the last hearth and charged into the rotary kiln. All coals with a sufficient content of volatile components, including baking coals, can be used as a solid reducing agent. In the case of baking coals, coal agglomerates formed can be crushed after leaving the hearth furnace. The gases required for the smoldering of the reducing agent - generally air - are introduced into the lower floors of the lower part of the multi-floor oven and flow from floor to floor to the first hearth of the lower part of the multi-floor oven. The introduction takes place preferably in the form of partial flows in several floors. A small partial flow of the gas can be introduced into the lowest floor. From the hot one. Carbonization gas on the first floor is so much introduced into the last floor of the upper part of the multi-floor furnace that the amount of heat required to heat the iron oxide-containing material is available in the upper part. If not all of the carbonization gas is required, the remaining part is withdrawn from the first floor and used for other purposes. In the upper part of the multi-deck furnace, the hot smoldering gases also flow from floor to floor and are extracted from the first floor.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß eine Zwischenverbrennung der Schwelgase vor oder bei ihremA preferred embodiment is that an intermediate combustion of the carbonization gases before or during their
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Eintritt in den oberen-Teil des Mehretagenofens erfolgt. Dazu kann das gesamte Schwelgas oder ein Teilstrom unter Zusatz von sauerstoffhaltigen Gasen - im allgemeinen Luft - zwischenverbrannt werden „ Die Zwischenverbrennung erfolgt so, daß das Schwelgas, das in den oberen Teil des x'iehretagsnofens geleitet wird, nicht mehr reduzierend auf das eisenoxidhaltige Material wirkt» Diese Zwischenverbrennung kann in der oberen Etage des unteren Teils des Mehretagenofens erfolgen oder in einer zwischengeschalteten Kammer, Dadurch wird ein gutes Reduktionsverhalten in dem Drehrohrofen erzielt und Ansatzbildung weitgehend vermieden., Je nach Zusammensetzung des Schwelgases kann die Zv/ischenverbrennung auch in der untersten Etage des oberen Teiles des Mehretagenofens erfolgen»Entry into the upper part of the multi-deck furnace takes place. For this purpose, the entire carbonization gas or a partial flow can be used Addition of oxygen-containing gases - generally air - to be incinerated “Intermediate combustion takes place so that the carbonization gas, which in the upper part of the x'iehretagsnofens is directed, no longer reducing This intermediate combustion acts on the material containing iron oxide can be done in the upper floor of the lower part of the multi-floor oven or in an intermediate one Chamber, as a result, good reduction behavior is achieved in the rotary kiln and deposits are largely formed avoided., Depending on the composition of the carbonization gas, the secondary combustion can also take place on the lowest floor of the upper part of the multi-deck furnace »
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Zwischenverbrennung unter weitgehender Verbrennung der flüchtigen, brennbaren Bestandteile erfolgt» Der in den oberen Teil des Mehretagenofens eingeleitete Schwelgas-A preferred embodiment is that the Intermediate combustion with extensive combustion of the volatile, flammable components takes place »The in the Smoldering gas introduced into the upper part of the multi-deck
strom wird dabei so ausgewählt, daß er nach der Zwischenverbrennung eine Temperatur von etwa 1000 bis 1100 0C hato Dadurch v/erden besonders gute Betriebsergebnisse erzielt„current is selected so that it has a temperature of about 1000 to 1100 0 C after the intermediate combustion o This means that particularly good operating results are achieved "
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin» daß die Austrittstemperatur des Gases aus dem ersten Teil des Mehretagenofens über der Zündtemperatur des Gases zur Verbrennung restlicher brennbarer Bestandteile unter Luftzusatz gehalten wird. Dadurch ist eine vollständige Ausnutzung des latenten Wärmeinhaltes des Abgases ohne Zufuhr von Fremdwärme möglich»A preferred embodiment is that the Exit temperature of the gas from the first part of the Multi-deck furnace above the ignition temperature of the gas to burn residual combustible components below Air addition is kept. As a result, full utilization of the latent heat content of the exhaust gas is not possible Supply of external heat possible »
Die Erfindung wird .an Hand eines Versuchsbeispiels näher erläutert»The invention is explained in more detail using an experimental example »
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Der Versuchsherdofen hatte folgende Abmessungen:The experimental hearth furnace had the following dimensions:
Das verwendete Erz hat folgende Zusammensetzung:The ore used has the following composition:
Fegesamt *66'2 #' Fe total * 66 ' 2 #'
Fe++ 0,7 % Fe ++ 0.7 %
3,8 % 3.8 %
H2O^ 5 %H 2 O ^ 5%
Siebanalyse des Er2es: Sieve analysis of the Er2es:
+ 1 mm 3,9 + 1 mm 3.9 %%
0,5 bis 1 mm 18,2 0.5 to 1 mm 18.2 %%
0,3 " 0,5 mm 21,6 % 0.3 " 0.5mm 21.6 %
0,2 " 0,3 mm 24,7 % 0.2 " 0.3mm 24.7 %
0,1 » 0,2 mm 20,9 % 0.1 » 0.2 mm 20.9 %
" 0,1 mm 10,7 % " 0.1 mm 10.7 %
Die verwendete Kohle hat folgende Analyse:The coal used has the following analysis:
Feuchtigkeit 20 % Humidity 20 %
C-fix 49,4 % C-fix 49.4 %
' Flüchtige 36,5 % '' Volatile 36.5 %
Asche 14,1 % Ash 14.1 %
Schwefel 0,76 % Sulfur 0.76 %
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■i<- -:- BAD ORIGINAL ■ i <- - : - BAD ORIGINAL
Siebanalyse der Kohle:Sieve analysis of the coal:
+ 20 ram 11,7%+ 20 ram 11.7%
1-5 bis 20 mm 33,8 %1-5 to 20 mm 33.8%
10 " 15 mm 40,2 % 10 "15mm 40.2 %
6 " 10 mm 12,9 % 6 "10mm 12.9 %
11 6 mm 1, /μ % 11 6 mm 1, / μ %
Auf die erste Etage des Ofens werden 340 kg Erz aufgegeben und aus der dritten Etage mit einer Temperatur von 8000C abgezogen. Auf die vierte Etage werden 230 kg Kohle aufgegeben und aus der siebten Etage mit einer Temperatur von 7000C abgezogen. Beide Materialströme werden nach dem Austrag zusammengemxscht und in einen Drehrohrofen aufgegeben» 340 kg of ore to be abandoned and withdrawn from the third floor with a temperature of 800 0 C on the first floor of the oven. 230 kg coal to be abandoned and withdrawn from the seventh floor with a temperature of 700 0 C on the fourth floor. Both material flows are mixed together after discharge and fed into a rotary kiln »
Verbrennungsluft wird in den Etagen 2, 3, 5 und 6 zugeführt. Ein Teilstrom der in den Etagen 4 bis 7 erzeugten Schwelgase wird in Etage 4 abgezogen und hat etwa die folgende Zusammensetzung:Combustion air is supplied to floors 2, 3, 5 and 6. A partial flow of the carbonization gases generated in floors 4 to 7 is drawn off in floor 4 and has about the the following composition:
CO2 12,4 % CO 2 12.4 %
20. O2 ' 0,5 % 20. O 2 '0.5 %
CO 6,1 % CH4 1,6 % H2 5S7 % N2 56,3 % H2O 17,8 % CO 6.1 % CH 4 1.6 % H 2 5 S 7% N 2 56.3 % H 2 O 17.8 %
Das Gas hat eine Temperatur von 5000C Ein anderer Teilstrom wird in die Etage 3 eingeleitet und dort durch Zumischung von Verbrennungsluft aufgeheizt, Die teilweise ausgebrannten Gase werden weiter auf die Etagen 2 und 1 geleitet und vollständig verbrannt. Gleichzeitig wird das Erz auf eine Temperatur von 8000C aufgeheizt. Das aus Etage 1 mit 600°C austretende Abgas wird mit dem Schwelgas aus Etage 4 gemischt, in Zyklonen gereinigt und in einer Nachbrennkammer vollständig verbrannt .The gas has a temperature of 500 ° C. Another partial flow is introduced into floor 3 and heated there by admixing combustion air. The partially burned-out gases are passed on to floors 2 and 1 and are completely burned. At the same time, the ore is heated to a temperature of 800 0 C. The exhaust gas exiting floor 1 at 600 ° C is mixed with the carbonization gas from floor 4, cleaned in cyclones and completely burned in an afterburning chamber.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß feinkörnige, eisenoxidhaltige Materialien, wie Spiralkonzentrate, Ilmenite, Eisensande oder ähnliche■Materialien ohne Gefahr der Ansatzbildung verarbeitet werden können, Stückerze oder Pellets ohne größere Zerfallserscheinungen vorgewärmt werden können und zur Vorwärmung in wirtschaftlicher Weise feste Reduktionsmittel mit beliebig hohem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und auch backende Kohlen verwendet werden können.The advantages of the invention are that fine-grained, iron oxide-containing materials, such as spiral concentrates, Ilmenite, iron sand or similar ■ materials Lump ore or pellets can be processed without the risk of deposits forming can be preheated and for preheating in an economical manner solid reducing agent with any high volatile content and also baking coals can be used.
' 1 30031/0091'1 30031/0091
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